Três blocos conectados são puxados para a direita sobre uma mesa horizontal sem atrito por uma força de módulo T3= 65,0 N. Se m1=12,0 kg, m2=24,0 kg e m3=31,0 kg. Calcule:
a) O módulo da aceleração do sistema;
b) A tensão T1;
C) A tensão T2.
Resultante em T3 : T3 – T2 = m3 . a a) Somando as três equações temos :
Resultante em T2 : T2 – T1 = m2 . a T3 = ( m1 + m2 + m3 ) . a
Resultante em T1 : T1 = m1 . a 65 = 67 . a ⇒ a = 0,970 m/s^2
b) T1 = 12 . 0, 97 = 11,64 ≈ 11,6 N
c) T2 = T1 + m2 . a ⇒ T2 = 11,64 + 24 . 0,97 = 11,64 + 23,28 = 34, 92 ≈ 34,9 N
Para resolver este problema, devemos colocar em prática nosso conhecimento sobre Mecânica, mais especificamente sobre a Segunda Lei de Newton, expressa pela equação abaixo:
\(F_r= m \cdot a,\)
em que \(F_r\) é a força resultante; \(m\) a massa; e \(a\) a aceleração do sistema.
a)
Aplicando a força resultante e a massa do sistema na equação, resulta que:
\(\begin{align} 65,0 \text{ N}&=(m_1+m_2+m_3)\cdot a \\&=(12,0 \text{ kg}+24,0 \text{ kg}+31,0 \text{ kg} \\&=67,0 \text{ kg}\cdot a \end{align}\)
Isolando a aceleração, vem que:
\(\begin{align} a&=\dfrac{65,0 \text{ N}}{67,0 \text{ kg}} \\&=0,97 \frac{\text m}{\text s^2} \end{align}\)
Portanto, a aceleração do sistema é \(\boxed{0,97\text{ } \frac{\text m}{\text s ^2}}\).
b)
A força de tração conforme blocos vão sendo aderidos ao sistema. Assim, para o primeiro bloco:
\(\begin{align} T_3-T_1&=m_2 \cdot a \end{align}\)
Substituindo os dados e isolando \(T_1\):
\(\begin{align} T_1&=\dfrac{m_2 \cdot a}{T_3} \\&=65,0\text{ N} -24,0 \text{ kg} \cdot 0,97 \text{ } \frac{\text m}{\text s^2} \\&=41,72\text{ N} \end{align}\)
Logo, a força \(T_1\) é igual a \(\boxed{41,72 \text{ N}}\).
c)
Valendo-se de raciocínio análogo ao do item anterior, tem-se que:
\(\begin{align} T_2&=m_1\cdot a \\&=12,0 \text{ kg} \cdot 0,97 \text{ } \frac{\text m}{\text s ^2} \\&=11,64 \text{ N} \end{align}\)
Deste modo, a força \(T_2\) é igual a \(\boxed{11,64 \text{ N}}\).
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